Udvikling og anvendelse af bionedbrydeligt polymerplast, bionedbrydeligt plast er en slags ny type med funktionen af nedbrydning af polymermaterialer, i brugsprocessen, det har at gøre med den samme slags almindelige plast med den tilsvarende sundhed og relevante applikationsydelse, og efter dets fuldstændige funktion, kan materialet hurtigt nedbrydes i det naturlige miljø betingelser bliver let at blive givet miljø fragmenter eller knust, og med tiden yderligere nedbrydning bliver til sidst oxidationsprodukter (CO2 og vand), vender tilbage til naturen.
Udvikling og anvendelse af biologisk nedbrydeligtpolymer plast, bionedbrydelig plast er en slags ny type med funktionen af nedbrydning af polymermaterialer, i brugsproces, det har at gøre med den samme slags almindelige plast med den tilsvarende sundhed og relevante applikationsydelse, og efter dens fuldstændige funktion, materialet kan hurtigt nedbrydes i det naturlige miljø betingelser bliver let at få miljøfragmenter eller knust, og med tidens forløb bliver yderligere nedbrydning til sidst oxidationsprodukter (CO2 og vand), vender tilbage til naturen.
Baseret på miljøforurening forårsaget af plastaffald, såvel som kravet om miljøbeskyttelse og menneskelige behov, er det presserende at undersøge nedbrydelige polymermaterialer.På en bestemt tid og under visse miljøforhold vil den kemiske struktur af bionedbrydelig plast ændre sig.Ifølge årsagerne til ændringerne i dens kemiske struktur kan bionedbrydelig plast opdeles i to kategorier: bionedbrydelig plast og fotonedbrydelig plast.
1. Nedbrydningsmekanisme af nedbrydelig plast
Generelt refererer nedbrydelig plast til en slags plast, der kan nedbrydes til små molekyler gennem påvirkning af mikroorganismer i jord eller solstråling. Det skal opfylde kravene til brug af produkter og let at bearbejde ud fra grundlaget biologisk nedbrydelige egenskaber.Naturen af sollys virkning på polymermaterialer er den omfattende effekt af ultraviolet lys i sollys og ilt i luft, så det kaldes også fotooxidationsnedbrydning.Tag polyolefin som et eksempel for at forklare mekanismen for fotooxidationsnedbrydning.I det væsentlige forårsager fotooxidation kædebrud eller tværbinding af polymerer, og nogle oxygenholdige funktionelle grupper, såsom carboxylsyrer, peroxider, ketoner og alkoholer, dannes i denne proces.Katalysatorrester i polymerer og initiering af peroxid- og carboxylgrupper introduceret under forarbejdning er de vigtigste kilder til nedbrydning.
Under påvirkning af mikroorganismer (hovedsageligt svampe, bakterier eller alger osv.) kan polymerer eroderes eller metaboliseres for at forårsage ændringer i deres kemiske struktur og fald i molekylvægt.Virkningsmekanismen kan hovedsageligt opdeles i to situationer:
(1) biofysisk virkning.Det vil sige, efter erosion af plastprodukter af mikroorganismer, biologisk cellevækst, fremmer nedbrydning af polymerer, ionisering eller proton, forårsagede denne fysiske virkning på polymeren mekanisk skade, polymerens høje molekylvægt til oligomerfragmenter, således at opnå formålet med fysisk nedbrydning.
(2) biokemisk virkning — direkte virkning af enzymer.Denne situation er forårsaget af erosion af enzymer udskilt af svampe eller bakterier, hvilket fører til spaltning eller oxidativ nedbrydning af plast og forårsager spaltning eller oxidativ nedbrydning af uopløselige polymerer til vandopløselige fragmenter, hvilket genererer nye små molekylære forbindelser (CH4, CO2 og H2O) indtil den endelige nedbrydning.
Der er generelt to hypoteser om mekanismen for bionedbrydning af polymermaterialer, der fører til bionedbrydning.Den anden er et invasivt snit fra enden af kæden.Derfor er de strukturelle egenskaber af materialer, såsom sammensætning, hoved- og sidekædestruktur, størrelse af endegrupper og tilstedeværelse eller fravær af rumlig sterisk modstand, nøglefaktorerne, der påvirker deres nedbrydningsevne.Blandt dem har de vigtigste kædeegenskaber en større indflydelse.Hvis polymerens hovedkæde indeholder bindinger, der let hydrolyseres, vil den let blive biologisk nedbrydelig.For det andet, hvis rygraden er fleksibel, vil nedbrydningshastigheden være relativt hurtig, hvorimod hvis rygraden er stiv og velordnet, vil nedbrydningshastigheden være langsom.
Bionedbrydeligheden af polymermaterialer reduceres ved forgrening og tværbinding.For eksempel kan indførelsen af hydrofobe grupper i slutningen af polymælkesyre (PLA) molekylær kæde reducere erosionshastigheden i det indledende trin af nedbrydning.Dette skyldes, at i den oprindelige nedbrydningsproces afhænger PLA's erosion hovedsageligt af strukturen af den molekylære kædeende, og tilføjelsen af hydrofobe grupper fører til et fald i dets erosionshastighed.Derudover har nogle forskere studeret den kemiske struktur af polymerer og den relative molekylvægt af materialer, der spiller en vigtig rolle i deres nedbrydning.
2. Udvikling af bionedbrydelig plast
Udviklingsretningen for biologisk nedbrydelig plast i fremtiden kan være som følger:
(1) bionedbrydelig plast blev fremstillet ved at studere bionedbrydningsmekanismen for nedbrydelige polymerer, og blokcopolymeriseringen af bionedbrydelig plast med eksisterende almindelige polymerer, mikrobielle polymerer og naturlige polymerer blev undersøgt og udviklet.
(2) at søge efter mikroorganismer, der kan producere polymerplast, udforske nye polymerer, analysere deres syntesemekanisme i detaljer, forbedre deres produktivitet gennem eksisterende metoder og genteknologiske metoder og studere effektive metoder til at dyrke mikroorganismer.
(3) være opmærksom på kontrollen af nedbrydningshastigheden, udvikle effektive nedbrydningsfremmere og stabilisatorer for at forbedre den biologiske nedbrydningsevne af nedbrydelig plast, reducere deres omkostninger og udvide markedsanvendelsen.
(4) forskning og etablere en samlet definition af nedbrydelig plast, berige og forbedre evalueringsmetoden for biologisk nedbrydning og yderligere forstå nedbrydningsmekanismen.
Indlægstid: 13-aug-2019